本发明专利技术公开了一种基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构。所述可编码四波束天线包括位于最上层的电调层，所述电调层覆盖在第一绝缘层的上表面，所述第一绝缘层的下表面设置有第一介质板，所述第一介质板的下表面设置有第二介质板，所述第一介质板与第二介质板之间设置有若干个金属贴片。本申请所述天线通过调节相应位置的金属线以及金属贴片等的加电，以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态，能够实现全角度波束扫描，波束扫描角度大、灵活性高。灵活性高。灵活性高。
【技术实现步骤摘要】
基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构
[0001]本专利技术涉及天线
，尤其涉及一种基于二维电调材料的可编码四波束天线、超表面模块及复合天线结构。
技术介绍
[0002]太赫兹技术是一个快速发展的领域，应用非常广泛，包括图像扫描、宽带无线通信以及一些军事应用。对太赫兹波的人为操纵是该技术的核心，而方向图可重构天线即为控制太赫兹波的常用方法之一。实现太赫兹天线的大角度波束扫描乃至全角波束扫描仍然是太赫兹
亟待解决的关键问题。
[0003]现有技术中在微波电路中增加有源元件，例如PIN二极管或变容二极管，即可实现对电路状态的调控，进而使天线形成不同的波束扫描状态。然而，传统的二极管器件在高频会产生性能劣化，这已经成为高频电子器件发展的一个瓶颈。因此，全角波束扫描太赫兹天线的实现需要另辟途径。
[0004]在上述背景下，一些具有优异高频性能的二维电调材料映入眼帘，一方面解决了传统二极管在高频性能劣化的问题，另一方面也弥补了传统金属材料在太赫兹频段的严重趋肤效应。这里所指的二维电调材料包括但不限于石墨烯、液晶、铁电材料等。
[0005]现有技术中出现了多种基于上述材料的天线，但是现有的基于二维电调材料的天线，其全角波束扫描能力仍然不足，因此研究全角波束扫描太赫兹天线，实现对太赫兹波束的灵活操控十分有必要。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种全角度控制灵活的基于二维电调材料的可编码四波束天线。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于二维电调材料的可编码四波束天线，其特征在于：包括位于最上层的电调层，所述电调层覆盖在第一绝缘层的上表面，所述第一绝缘层的下表面设置有第一介质板，所述第一介质板的下表面设置有第二介质板，所述第一介质板与第二介质板之间设置有若干个金属贴片。
[0008]进一步的技术方案在于：所述电调层包括四块呈圆周状排列的第一电调模块，所述第一电调模块包括第一二维电调材料板，每块所述第一二维电调材料板的中部间隔的设置有两条第一金属线，所述第一电调模块围成的结构的内部设置有第二电调模块，所述第二电调模块包括位于中心的激励源，所述激励源上呈十字交叉的设置有四个第二二维电调材料板，每个第二二维电调材料板上沿其长度方向设置有一条第二金属线，所述第二金属线指向对应侧的两条第一金属线之间的第一电调材料板；天线工作时，电磁信号由激励源处馈入，通过第一金属线、第二金属线和金属贴片向第一二维电调材料板和第二二维电调材料板提供一定的电场偏置，以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态。
[0009]优选的：所述第一绝缘层的制作材料为二氧化硅；所述第一介质板为掺杂硅片；所述金属贴片的形状为正方形；所述第二介质板用于结构支撑，使用介电常数较低的泡沫材料制作；所述二维电调材料板使用石墨烯、液晶或铁电材料制作。
[0010]本专利技术还公开了一种基于二维电调材料的超表面模块，其特征在于：包括金属谐振层，所述金属谐振层覆盖在第三二维电调材料板的上表面，所述第三二维电调材料板的下侧设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层的下表面设置有第三介质板，所述第三介质板的下表面设置有第四介质板，所述第三介质板与第四介质板之间的前侧和后侧分别设置有一条第三金属线。
[0011]进一步的技术方案在于：所述金属谐振层包括矩形谐振环，所述矩形谐振环内的四条边分别连接一条第四金属线，每条第四金属线的内侧端部各连接有一个凸形谐振块，所述凸形谐振块的内侧形成有向所述金属谐振层中心延伸的凸起部，所述凸形谐振块之间不接触；通过金属谐振层和第三金属线，可向第三二维电调材料板提供一定的电场偏置，以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态，实现对特定频段电磁波的空间滤波。
[0012]进一步的技术方案在于：所述第二绝缘层使用二氧化硅材料进行制作；所述第三介质板使用掺杂硅片制作；所述第四介质板主要用于结构支撑，选用介电常数较低的泡沫材料；所述第三二维电调材料板使用石墨烯、液晶或铁电材料制作。
[0013]本专利技术还公开了一种基于二维电调材料的天线结构，其特征在于，包括如所述的可编码四波束天线，还包括若干个所述的超表面模块，所述超表面模块位于所述可编码四波束天线的四周，且所述超表面模块中金属谐振层朝向所述可编码四波束天线设置，所述可编码四波束天线与所述超表面模块之间的空隙部分填充介电常数较低的介质材料作为支撑。
[0014]优选的，所述超表面模块设置有十二个，沿所述可编码四波束天线的四条边各设置有三个。
[0015]本专利技术还公开了一种基于偶极子天线和超表面结构的新型天线结构，其特征在于：包括若干个所述的超表面模块和一根偶极子天线，所述超表面模块排列成圆周状设置于所述偶极子天线的周围，在偶极子天线与超表面天线罩之间的空隙部分填充介电常数较低的介质材料作为支撑。
[0016]优选的，所述超表面模块从上到下设置有三圈，每圈设置有12个，共计设置有36个。
[0017]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述天线通过调节相应位置的金属线以及金属贴片等的加电， 以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态，能够实现全角度波束扫描，波束扫描角度大、灵活性高；通过数字编码的形式，赋予了二维电调材料新的活力，为未来全角波束扫描天线的FPGA控制提供了一种可能；本专利技术结构简单紧凑，设计过程简单，剖面低，重量轻，便于无线通信系统结构共形；此外，本专利技术中的各种结构均为微带结构，加工工艺成熟，可靠性高，应用范围广。
附图说明
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0019]图1为本专利技术实施例一所述可编码四波束天线的三维结构爆炸图；
图2为本专利技术实施例一所述可编码四波束天线的侧面视图；图3为本专利技术实施例一所述可编码四波束天线的俯视图；图4为本专利技术实施例一所述可编码四波束天线的波束扫描示意图；图5为本专利技术实施例二所述超表面模块的三维结构爆炸图；图6为本专利技术实施例二所述超表面模块的侧面视图；图7为本专利技术实施例二所述超表面模块的超表面的俯视图；图8为本专利技术实施例二所述超表面模块的反射系数特性曲线；图9为本专利技术实施例三所述复合天线结构的三维结构图；图10为本专利技术实施例三所述复合天线结构的俯视图；图11为本专利技术实施例三所述复合天线结构的波束扫描示意图；图12为本专利技术实施例四所述新型复合天线结构的三维结构图；图13为本专利技术实施例四所述新型复合天线结构另一角度的三维结构图；图14为本专利技术实施例四所述新型复合天线结构的俯视图；图15为本专利技术实施例四所述新型复合天线结构的波束扫描示意图；其中：1、电调层；101、第一二维电调材料板；102、第一金属线；103、第二二维电调材料板；104、第二金属线；105、激励源；2、第一绝缘层；3、第一介质板；4、金属贴片；5、第二介质板；6、金属谐振层；601、谐振环；602、第四金属线；603、凸形谐振块；7、第三二维电调材料板；8、第二绝缘层；9、第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于二维电调材料的可编码四波束天线，其特征在于：包括位于最上层的电调层（1），所述电调层（1）覆盖在第一绝缘层（2）的上表面，所述第一绝缘层（2）的下表面设置有第一介质板（3），所述第一介质板（3）的下表面设置有第二介质板（5），所述第一介质板（3）与第二介质板（5）之间设置有若干个金属贴片（4）。2.如权利要求1所述的基于二维电调材料的可编码四波束天线，其特征在于：所述电调层（1）包括四块呈圆周状排列的第一电调模块，所述第一电调模块包括第一二维电调材料板（101），每块所述第一二维电调材料板（101）的中部间隔的设置有两条第一金属线（102）， 所述第一电调模块围成的结构的内部设置有第二电调模块，所述第二电调模块包括位于中心的激励源（105），所述激励源（105）上呈十字交叉的设置有四个第二二维电调材料板（103），每个第二二维电调材料板（103）上沿其长度方向设置有一条第二金属线（104），所述第二金属线（104）指向对应侧的两条第一金属线（102）之间的第一电调材料板（101）；天线工作时，电磁信号由激励源（105）处馈入，通过第一金属线（102）、第二金属线（104）和金属贴片（4）向第一二维电调材料板（101）和第二二维电调材料板（103）提供一定的电场偏置，以使相应位置的二维电调材料处于激发态或基态。3.如权利要求2所述的基于二维电调材料的可编码四波束天线，其特征在于：所述第一绝缘层（2）的制作材料为二氧化硅；所述第一介质板（3）为掺杂硅片；所述金属贴片（4）的形状为正方形；所述第二介质板（5）用于结构支撑，使用介电常数较低的泡沫材料制作；所述二维电调材料板使用石墨烯、液晶或铁电材料制作。4.一种基于二维电调材料的超表面模块，其特征在于：包括金属谐振层（6），所述金属谐振层（6）覆盖在第三二维电调材料板（7）的上表面，所述第三二维电调材料板（7）的下侧设置有第二绝缘层（8），所述第二绝缘层（8）的下表面设置有第三介质板（9），所述第三介质板（9）的下表面设置有第四介质板（11），所述第三介质板（9）与第四介质板（11）之间的前侧和后侧分别设置有一条第三金属线（10）。5.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡南，谢文青，刘建睿，刘爽，赵丽新，
申请(专利权)人：北京星英联微波科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。